悬挂键是一种特殊的
化学键,通常出现在
晶体表面上。当晶体的晶格在表面处突然终止时,表面最外层的原子会留下一个未配对的电子,形成一种未饱和的键,这种键就被称为悬挂键。
悬挂键的数量与晶体表面的原子密度有关,一般来说,每平方厘米的表面大约会有n个原子,相应地也会有n个悬挂键。这些悬挂键可以处于不同的带电状态,包括释放未成键的电子而成为正电中心的施主态,以及接受第二个电子而成为负电中心的受主态。这两种状态对应的
能级位于禁带之内,分别被称作施主能级和受主能级。由于受主态代表悬挂键上有两个电子占据的情况,这两个电子之间的库仑排斥作用会导致受主能级的位置高于施主能级,这一现象被称为正相关能。在正常情况下,悬挂键倾向于维持其中性的单电子占据状态,这可以通过实验中观测到的悬挂键上未配对电子的
自旋共振来证明。